EOS与CT在股骨颈前倾角测量中的对比分析

蒋广亮，朱珠华，陈 晶，杨瑞宝，邓迎生

(1.海口市骨科与糖尿病医院放射科，海南 海口 570300；2.海口市人民医院放射科，海南 海口 570208)

股骨颈前倾角(femoral neck anteversion，FNA)是股骨颈横断面颈轴线与股骨内外侧双髁后平面的夹角，左右基本对称。FNA会随着人的成长而改变，出生后其大小随着年龄增长而减小，平均每年减小1°～1.5°，约15岁接近于成人，胎儿时期为17°～46°，新生儿时期约为31°，成人期约为15°[1-3]。FNA异常在各种髋关节疾病中相当常见，尤其在髋关节不稳定及其继发性退行性骨关节病变中，可作为疾病评估的标准之一[4]。因此，FNA的准确测量对临床治疗方法的选择及术后疗效的评估有着重要意义[5-6]。如何准确测量FNA一直是骨科领域关注的热点，CT被认为是FNA测量的常规方法[7]，然而其存在电离辐射大的缺点[8]；国外也有研究采用MR测量，但其成本高、时间长、存在运动伪影[9]，一般不作为常规测量方法；EOS系统是在新型多丝正比室的基础上结合正侧位两套成像球管和探测器组成的成像系统，这种扫描方式和探测器保证了放射剂量大幅降低，同时能获得高质量的图像和放射诊断所需要的信息，sterEOS内置软件可以建立一个骨骼的3D模型，并自动计算大量的临床参数[10-15]。国际上已有研究比较CT与EOS对FNA的测量结果，本研究在前人研究基础上增加股骨标本体位、角度行EOS、CT检查，测量FNA并对比分析，同时结合实体受试者进一步评估EOS的优越性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

股骨标本：20个风干股骨；实体受试者：2017年11月至2020年5月在海口市骨科与糖尿病医院同时行CT、EOS髋关节检查的36例正常人及轻度髋关节发育不良患者，其中男22例，女14例，平均年龄(46±8)岁。纳入标准：髋关节异常者(髋关节发育不良、部分合并继发性髋关节骨性病变或半脱位)、正常人(髋关节正常)。排除标准：严重的髋关节器质性病变、既往外伤史、恶性肿瘤，X射线片显示异常(骨折、肿瘤、感染等)。

1.2 仪器及扫描参数

仪器：法国EOS X射线摄影采集系统，德国西门子64排SOMATOM Perspective CT。股骨标本扫描参数：EOS正位片(50 kV、50 mAs、速度3)，EOS侧位片(60 kV、63 mAs、速度3)，CT(80 kV、15 mAs，螺距0.95)。实体受试者扫描参数：EOS正位片(85 kV、250 mAs、速度4)，EOS侧位片(110 kV、320 mAs、速度4)，CT(110 kV、150 mAs，螺距0.95)。

1.3 方法

特制木板2块，1块放于底部支撑，另1块垂直朝上与底部支撑木板钉在一起，画刻度线用于标记角度。橡皮筋将风干股骨固定在特制木板上，在中立位不同角度(5°、10°、15°)的伸位、曲位、外旋位、内旋位、外展位、内收位分别行EOS和CT检查。中立位：股骨内外髁后端最低点、大转子最低点贴紧木板，股骨内外髁下端最低点贴紧木板最下端。

FNA由2名诊断医师独立测量，测量方法：CT在股骨横断面行3D重建，最中间层面测得股骨头中心与股骨颈峡部中点连线，测其与股骨双髁后平面的夹角；EOS sterEOS 3D软件先识别重要的股骨标志物(股骨头中心、股骨颈、大转子和小转子、滑车切迹、髁间隆起、内侧髁和外侧髁，图1、2)，然后经三维重建后自动生成FNA，标本、实体受试者测量标准一致。

a:CT重建后轴位最中间层;b:CT扫描股骨内外髁;c:EOS sterEOS 3D重建测量FNA;d:EOS测量FNA标准

a:CT重建后轴位最中间层;b:CT扫描股骨内外髁;c:EOS sterEOS 3D重建测量FNA;d:EOS测量FNA标准

1.4 统计学分析

2 结果

2.1 股骨标本测量

在股骨标本中，EOS在不同体位、不同角度测量所得的FNA均无明显差异(P>0.05)；CT在伸位、内旋位测量所得的FNA随伸展角度及内旋角度增大而增加(P<0.05)，在曲位、外旋位测量所得的FNA随曲屈角度及外旋角度增大而减小(P<0.05)，在不同角度外展位、内收位测量所得的FNA无明显差异(P>0.05)。CT、EOS在测量FNA上一致性均良好，见表1、2。

2.2 实体受试者测量

通过CT、EOS测量实体FNA，其均值无明显差异(P>0.05)，但方差测量CT>EOS；男性与女性间测量FNA均值也无明显差异(P>0.05)，一致性分析结果显示，EOS为良好，CT为一般(表3)；Bland-Altman显示只有1个病例在95%置信空间外(图3)。

表1 股骨标本CT与EOS测量结果差异分析

x:体位角度；y:相对应体位FNA角度；y0:中立位FNA角度

表3 不同性别CT、EOS实体受试者测量FNA比较

图3 Bland-Altman图显示CT与EOS测量FNA偏差

3 讨论

研究发现，在实体受试者中EOS与CT测量的FNA结果无明显差异；股骨标本中CT测量FNA结果在伸曲位随角度变化有所差异，而EOS测量在各体位随角度变化均无明显差异；实体及股骨标本随体位及角度变化FNA测量结果一致性分析均良好[16-21]。在以往研究的基础上，本研究对股骨标本设计了更为细致的人体模拟体位，增加了0°～15°各种变化的体位(伸位、曲位、外旋位、内旋位、外展位、内收位)，并行线性回归分析，同时本研究对实体FNA进行EOS和CT测量，并结合股骨标本及实体受试者探讨EOS在FNA测量中的临床应用价值。结果显示，在股骨标本测量中CT、EOS一致性都很高，这与Pomerantz等[19]的研究结果一致。EOS在不同体位不同角度测量FNA均无明显差异，CT在伸位、内旋位随其体位角度增大FNA测量结果随之增大，在曲位、外旋位随其体位角度增大FNA测量结果随之减小，在不同角度外展、内收位FNA测量结果均无明显差异，其原因在于股骨颈前倾的同时还存在扭转，在股骨屈曲时，扭转角相应增大，从而使股骨头中心降低的幅度比股骨颈峡部中点降低的幅度更大，而股骨双髁后平面最低点连线是平行的，从而使FNA角度相应减小；外旋时，扭转使股骨颈轴线升高幅度较股骨内外侧双髁后平面升高幅度小，FNA相应减小，伸位、内旋位时恰好相反。同时本研究发现，EOS在中立位上所测量的FNA均值(2.91±0.43)°较CT(6.99±0.82)°明显更小，而与CT在曲位、外旋5°～10°间均值相对较接近，这可能是由于真实人体股骨存在一定的屈曲和外旋，中立位并非是实际人体正常体位，这只是本研究中作为标准对比位而设计，EOS测量方法是基于人体实际情况通过sterEOS 3D软件识别骨性标志，建模后测量时已经考虑人体合理体位变化的影响，而CT测量无法避免体位产生的影响，股骨标本曲位、外旋位5°～10°间相对比较接近真实体位，所以在中立位中EOS所测的FNA值较CT更小。因此，在股骨标本FNA测量中，15°内各种体位中EOS较CT更为稳定而可靠。

在实体受试者测量研究中，CT、EOS测量FNA无明显差异，CT方差较EOS大，原因可能是CT检查实体受试者过程中摆位并非严格统一，FNA测量时一定程度上会受股骨体位、角度影响，而3D建模的EOS测量则不受影响，但这种影响程度相对很小，加上正负影响都存在，所以两者均值测量比较无明显差异。本研究显示，EOS测量FNA所测得数据的一致性为良好，CT测量FNA所测得数据的一致性为一般，其原因为CT测量FNA时股骨头中心和股骨颈峡部中点及所在层面的选择会受人为因素影响，而EOS测量则完全依据股骨标志3D重建所得，是标准化测量，其结果不受人为影响，因此EOS测量FNA的一致性分析结果较CT高。本研究认为EOS在实际人体FNA的测量中精确度基本与CT一致，但因EOS辐射剂量超低，可重复性强，用于测量FNA更具操作性。

本研究也存在一定局限性：股骨标本只选择15°以内测量，超过15°的测量有待继续研究；实际人体研究中选择的是正常人及轻度髋关节发育不良患者，有一定的局限性，且病例数也有限。

综上所述，在股骨标本各种体位15°以内，EOS与CT均可以提供稳定且可重复的FNA测量结果，在实体受试者中EOS的FNA测量结果较CT更为稳定、可靠，同时辐射量更小，可以替代CT为临床提供更精确的结果，是一种更稳定、安全的检测方法。